JP2006147985A

JP2006147985A - 表面実装型発光ダイオード

Info

Publication number: JP2006147985A
Application number: JP2004338617A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ogawa; 芳宏小川; Haruyuki Watanabe; 晴志渡辺
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】半田層を薄くして表面実装型ＬＥＤを配線基板へ実装した場合、電極と半田層の接触が不十分なために実装不良となることがあった。
【解決手段】表面実装型ＬＥＤを半田パッドへ配置すると、重心が半田パッドによって支えられる範囲に無いため、配線基板に対して傾いてしまうことが分かった。そこで、表面実装型ＬＥＤまたは配線基板に、表面実装型ＬＥＤを配線基板に対して平行に保つための支持部材を設けることとした。これにより、電極と半田層を十分に接触させたままリフローを行えるため、接続不良率の低減を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面実装型発光ダイオード(以下、ＬＥＤ)の実装に関する。より詳しくは、表面実装型ＬＥＤを基板に実装する方法及び構成に関する。

表面実装型ＬＥＤとして、特に横方向発光型ＬＥＤとしては図５（ａ）のようなものが知られている。即ち、ＬＥＤ戴置基板６上に配置されたＬＥＤチップ５が、その発光方向が横方向へ向くように半田パッド３上に配置され、これが半田２で実装基板上に接続されてなる。この場合、電流は実装基板の配線（図示せず），半田パッド３及び半田２を通じて電極４、そしてそこに接続されているＬＥＤチップ５に供給され、発光する。この発光はレンズ１によって様々な配光特性を与えられ、外部に放出される。
特開平１０−１０７３２６

近年、電子機器の小型化に伴い、基板に実装される基板や電子部品の薄型化、低背化が進められてきた。特に基板実装においては、半田パッド上に形成される半田層の厚さをより薄くすることが求められている。しかし、上記した表面実装型ＬＥＤを従来より薄い半田層を用いて実装する場合、実装不良が多く出るという新たな問題が発生した。

本願の発明者らは、鋭意検討の結果、次のような原因を特定するに至った。図５（ｂ）にこの問題点を説明する図を示す。この図は図５（ａ）の横方向実装型ＬＥＤを横から見た図である。横から見た図より明らかなように、表面実装型ＬＥＤを半田パッド３に置くと、レンズ１の重さによって傾いてしまうことが分かる。この結果、電極４と半田層２が完全に接触しないままリフローが行われ、接続不良となっていた。

発明者らは、次の手段によって本問題を解決することを発案し、本発明を完成させた。即ち、本発明は配線基板の半田パッド上にＬＥＤを配置した時にＬＥＤが傾かないよう、ＬＥＤを配線基板に対して平行になるように支持する部材を設置するものである。

また、ＬＥＤチップが複数戴置されている、いわゆるマルチカラーＬＥＤなどでは３つ以上の半田パッドによって配線基板に接続されることとなるが、この場合でもＬＥＤの重心が半田パッド同士を結んだ際にできる多角形上になければ傾くこととなる。しかし、この場合でもＬＥＤが配線基板に対して傾かないよう、平行に支持する部材を設置することで課題の解決が可能である。

好適には、この支持部材は、配線基板上に設けたダミーパッド、シール、レジストである。いずれも数百μｍ程度の高さの調節に好適であり、基板上に簡単且つ安価に形成可能である。また、表面実装型ＬＥＤ製造時のダイシング工程等の工夫によってＬＥＤの形状自体にこの支持部材を含ませても良い。

近年になって、本課題が顕在化してきた理由を図５（ｂ）を参照しつつ示す。即ち、従来は半田パッド３は厚さ５０μｍ程度、半田層２は、２Ａに示すように１５０μｍ程度に設定されていた。この場合、レンズ１の重さによって傾いても電極４は半田層２Ａに十分に接触しているため接続不良となることはほとんどなかった。しかし、近年になって薄型化により半田層２の厚さを２Ｂのように１００μｍ又はそれ以下に設定されることが要求され、これに伴って電極４と半田層２が完全に接触しないことが増えてきた。そのような状態でリフローを行った場合、半田層２によって電極４が十分に濡れず、良好なフィレットを形成せずに接続不良となりやすい。従って、従来はこの問題が顕在化せず、近年になってこの種の接続不良が増大したことと思われる。

しかしながら、本発明により表面実装型ＬＥＤを半田パッド３に対して平行に保ったまま配線基板上に配置することができる。この結果、半田層を薄くしても半田層と電極の接触する面積が増大するため、このままリフローを行った場合には良好なフィレットを形成し接続不良率が低減する。

以下に、本発明の好適な実施形態を示す。

図１（ａ），（ｂ）に、本発明を使用した場合の横方向発光型ＬＥＤの実装の図を示す。ＬＥＤ戴置基板６上に配置されたＬＥＤチップ５は、その発光方向が横方向へ向くように半田パッド３上に配置され、これが半田２で実装基板上に接続される。電流は実装基板の配線（図示せず），半田パッド３及び半田２を通じて電極４、そしてそこに接続されているＬＥＤチップ５に供給され、発光する。この発光はレンズ１によって様々な配光特性を与えられ、外部に放出される。ここで、従来技術と相違する点は、配線基板上に支持部材１０として白色樹脂製のダミーパッドが形成されているところである。このダミーパッドの高さは半田パッド３と略同一であり、これによって横方向発光型ＬＥＤの傾きを矯正することができる。

従来方法による実装と本発明による実装を行い、その不良率を調べたところ、従来方法で２％の実装不良があったのに対し、本発明によるダミーパッドを配線基板上に形成した場合は０．１％以下まで低減された。

本実施例において、白色樹脂製のダミーパッドを予め基板上に形成して横方向実装型ＬＥＤを支えることとしたが、白色のレジストや金属膜、予め厚さを調整したシールなどであっても良い。また、図１（ａ）にあるようにレンズ１の一部分を支えるのみならず、ＬＥＤチップ戴置基板６まで延在してもよい。また、半田パッド３をＬＥＤチップ戴置基板６またはレンズ１の下まで延在させ、上記ダミーパッドの機能を持たせることも可能である。

図２は、本発明の第２の実施形態を表した図である。この図において、同一の部材については図１と同一の番号を付与している。ここで図１と相違し、予め半田パッド３と略同一の高さの支持部１０は、表面実装型ＬＥＤのレンズ１に形成されている。これにより、本実施例になる横方向発光ＬＥＤは配線基板に水平に配置することができ、実装時の不良を低減できる。

このような構造の横方向発光型ＬＥＤは、図３のように製造する。即ち、図３（ａ）のようにＬＥＤチップ（図示せず）を配置したＬＥＤチップ戴置基板６上に蒲鉾状のレンズ１を形成したあと、図３（ｂ）のように基板裏側から破線に沿ってダイシングする。このダイシングの際、図３（ｃ）のように厚さの異なる２種類の刃を用い、ＬＥＤチップ戴置基板部分６を厚い刃でカットした後、レンズ部分１を薄い刃で切るのである。従って、一般に用いられている量産工程を若干改良することで本発明による表面実装型ＬＥＤを量産することができるという利点を有する。

なお、ＬＥＤチップ戴置基板６からレンズ１に向かって段差を形成せず、ＬＥＤチップ戴置基板６からレンズ１に向かってＬＥＤチップ戴置基板６側が狭く、レンズ１側が広くなるようダイシングされる側面が傾斜するようにダイシングしても良い。また、実施例としてレンズ１と支持部１０が同一部材で一体化したものを挙げたが、レンズ１にシール等別の部材を貼り付けて支持部１０を形成してもよい。この場合、前述の量産工程を用いることはできないが、支持部１０の厚さを要求によって自在に変更可能であり、少量生産に好適となる。

図４は、本発明の第３の実施形態を表した図である。この図において、同一の部材については図１，２と同一の番号を付与している。前記図と相違する点は、予め半田パッド３と略同一の高さの支持部１０が表面実装型ＬＥＤのレンズ１とＬＥＤチップ戴置基板６に形成されていることである。これにより、本実施例になる横方向発光ＬＥＤは配線基板に水平に配置することができ、実装時の不良を低減できる。

この支持部１０はＬＥＤチップ戴置基板６と同一部材で一体化したものでもよいし、シール等の別の材料を貼り付けて支持部としてもよい。

（ａ）本発明の発光装置の第一の実施形態の斜視図（ｂ）側面図（ａ）本発明の発光装置の第二の実施形態の斜視図（ｂ）側面図本発明に関わる発光装置の製造方法（ａ）本発明の発光装置の第三の実施形態の斜視図（ａ）従来の発光装置の斜視図（ｂ）問題点を示す図

１レンズ
２半田層
３半田パッド
４電極
５ＬＥＤチップ
６ＬＥＤチップ戴置基板
１０支持部材

Claims

表面実装型発光ダイオードが配線基板に実装された発光装置であって、半田パッドへ配置された際に前記表面実装型発光ダイオードが傾くことを防止するための支持部材が、前記表面実装型発光ダイオードと配線基板の少なくとも何れかに形成されていることを特徴とする、発光装置。
前記支持部材は、前記配線基板上に形成されたダミーパッド、シール、レジストのいずれかで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
前記支持部材は、前記表面実装型発光ダイオードのレンズと発光ダイオードチップ戴置基板の少なくとも何れかに形成された、前記レンズ又は前記発光ダイオード戴置基板と同一の部材であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
前記支持部材は、前記表面実装型発光ダイオードのレンズと発光ダイオードチップ戴置基板の少なくとも何れかに形成されたシール又は白色樹脂膜であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。